Thuyết minh tính toán thiết kế Đồ án truyền Động cơ khí – 232mdpr310423e

Tính toán công suất và tốc độ của trục công tác ._ Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền 3.. Tính toán các bộ truyền: ¢ Tinh toan bộ truyền ngoài HGT © - Tính toán bộ truyền trong HGT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG DAI HOC SU PHAM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA DAO TAO QUOC TE

00002

HCMUTE

THUYET MINH TINH TOAN THIET KE

BO AN TRUYEN ĐỘNG CƠ KHi — 232MDPR310423E

GVHD: Ts PHAN THANH NHAN

SVTH: TRAN VAN THANG

Trường ĐHSPKT TP.HCM DO AN THIET KE MAY, MMH: 232MDPR310423E

Bộ môn: Cơ sở Thiết kế máy Đề số: 01 — Phương án: 01

SVTH: TRAN VAN THANG MSSV: 21146415

GVHD: Ts PHAN THANH NHAN Chit ky:

Ngày nhận đề: Ngày bảo vệ:

2 Ì 1

Hinh 1: Sơ dAténg

Diéu kién lam viée

- Tai trong khéng déi, quay mét chiéu

- Thor gian lam viéc 5 nam (300 ngay/nam, 2 ca/ngay, 6 gid/ca)

- Sai s6 ty s6 truyền hệ thống Aw/w < 5%

Số liệu cho trước:

STT Tén goi Gia tri

1 Loai vat liéu van chuyén Xi Mang

2 Nang suat Q (tan/gid) 35

3 Đường kính vít tải D (m) 0,3

II YÊU CÂU

1 01 bản thuyết minh tính toán (tóm tắt)

2 01 bản vẽ chỉ tiết (khổ A3, vẽ chi)

3 01 ban vé lap HGT (khé AO, ban in)

4 Nộp ñle mềm (thuyết minh, bán vẽ) trên trang Dạy học số

II NOLDUNG THUYET MINH

1 Tính toán công suất và tốc độ của trục công tác

._ Chọn động cơ và phân phối tỉ số truyền

3 Tính toán các bộ truyền:

¢ Tinh toan bộ truyền ngoài HGT

© - Tính toán bộ truyền trong HGT

4

5

6

7

Tính toán thiết kế trục - then

Tinh chon 6 lan

Tính toán vỏ hộp, xác định kết cầu chỉ tiết máy, chọn khớp nỗi, các chỉ tiết phụ Lập bảng dung sai lắp ghép

IV TIỀN ĐỘ THỰC HIỆN

01 Giới thiệu môn học

02 Nhận đề đồ án môn học Ộ

Pho biên nội dưng, yêu câu ĐAMH

03 Tính toán công suất, tốc độ trục công tác

04 Chọn động cơ, phân phối tỉ số truyền

Tính toán bộ truyền ngoài HGT một trong hai bộ truyền sau:

05 + Bộ truyền dai

+ Bộ truyền xích

06 Tính toán bộ truyền trong HGT

Tính toán thiết kế trục và vẽ kết cầu trục — then

Chon 6

07-09 Chọn khớp nồi

MỤC LỤC

II NOIDUNG THUYET MINH 3

IV TIEN DO THUC HIỆN 3 Phần 01: TÍNH TOÁN CONG SUAT VA TOC BO TRUC CONG TAC ssessssssssssssssssessesseessenesenes 7

I Tính toán vít tải 7

Phan 02: CHON DONG CO PHAN PHOI Ti SO TRUYEN 11

1 Chọn động cơ điện 11

2 Phân phối tỉ số truyền 12

1 Thông số đầu vào 16

2 Chọn loại đai và tiết diện đai 16

8 Đường kính ngoài của bánh đai: 18

9 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục: 18

10 Tổng hợp các thông số bộ truyền đai: 20 Phan 04: BO TRUYEN BANH RANG TRU RANG THANG 21

1 Thông số đầu vào 21

§ Kiếm nghiệm độ bền tiếp xúc ơH theo công thức (6.33): 25

9 Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép ơH : 26

10 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn: 27

11 Tính lại ứng suất uốn cho phép: 28

12 Kiểm nghiệm răng về quá trình tải : 28

Tính khoảng cách gối đỡ và các điểm đặt lực:

Xác định đường kính và chiều dài các đoạn trục:

I _ Tính toán mối ghép then về độ bền dập

Kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi và độ bền tĩnh khi quá tải:

2 Tính toán mối ghép then va ben cat

3 Bảng chọn và tính toán điều kiện của then

Phan 08: TINH TOAN CHON O LAN

1 Thông số đầu vào

3 Kiếm nghiệm khả năng tải của ô

Phan 09: KET CAU VO HOP VA CAC CHI TIET PHU

Phần 01: TÍNH TOÁN CÔNG SUÁT VÀ TÓC ĐỘ TRỤC CÔNG TÁC

I Tinh toán vít tải

1 Giới thiệu chung

Vít tải là máy vận chuyên vật liệu rời chủ yêu theo phương nằm ngang Ngoài ra vít tải có thê dùng đề vận chuyên lên cao với góc nghiêng có thể lên tới 900, tuy nhiên góc nghiêng càng lớn hiệu suất vận chuyên càng thấp

- Trong qua trinh van chuyén vật liệu bị đảo trộn mạnh và một phân bị nghiền nat Ở

khe hở giữa cánh vít và máng Ngoài ra nêu quãng đường vận chuyền đài, vật liệu

có thê bị phân lớp theo khối lượng riêng

- Năng lượng tiêu tốn trên đơn vị nguyên liệu vận chuyền lớn hơn so với các máy khác

2 Cho thông số đầu vào:

3 Tính:

- Nang suất vít tải theo công thức:

p: Khối lượng riêng vật liệu, tra theo bảng 2.1

w: Hệ số điền day, tra bảng 2.2

c: Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng (A) cua vít tải, tra theo bảng 2.3

Bảng 2.1: Khối lượng riêng (p) của một số vật liệu rời thường dùng cho vít tải

3 Vật liệu nhe, it mai mon 0,32 Bột, ngu coc,

4 Vật liệu nhẹ, không mài mòn 0,40 Tro, Xi

Ta chon hé sé dién day w=0.125

Bảng 2.3: Hệ số phụ thuộc vào góc nghiêng vít tải c

Góc nghiêng vit tai, À (độ) 0 5 10 15 20

Âm, không mài mòn (mạch nha ẩm, hạt bông) 1,5 Nửa mài mòn (xô đa, than cục, muỗi ăn) 2,5 Mai mon (da dam, cat, x1 mang) 3,2

Mai mon mạnh và dính (tro, đất khuôn, vôi sống, lưu huỳnh) 4,0

Ta chọn hệ so can chuyển động của vật liệu œ = 3.2

Phan 02: CHON DONG CO PHAN PHOI Ti SO TRUYEN

1 Chon dong co dién

Với công suất và tốc độ trục công tác đã xác định ở phan 1, cụ thê là:

P.=4,39 (kW) vàn = 120,92 (vòng/phút)

Hiệu suất dẫn động của hệ thong:

TỊ = Thu % Not? Z Thy * Na =0.99*0,99x0,97*0,95 = 0,89

Trong đó: rị,— hiệu suất nồi trục;

Tịa — hiệu suất 1 cặp 6 lăn;

Tìx— hiệu suất 1 cặp bánh răng:

r„— Hiệu suất bộ đai

Công suất cần thiết trên trục động cơ:

P¿= P1 = 4.39/0,89 = 4,93 (KkW) Chọn TST sơ bộ: #a bảng 2.4 trang 21 [1] Hệ dẫn động cơ khi

u„=u¿Xu,=2,8 x4 = 11,2 Trong đó: uạ — tỉ số truyền của đai;

Chon déng co M2QA132S4A có: nạ = 1425 (vong/phit) va Pa = 5.5 (kW)

Phân phối tỉ số truyền

- _ TST chung của hệ thống u, (heo công thức (3.23) trang 48/1]:

Bảng thông số

„ Động cơ Truc | Truc 2

Thông sô (trục làm việc)

Công suất P, kW P„=4,711422 P,=4,664308 | P,=4,479135 P,,=4,39

Tí số truyền u u„=2,8 uy, =4 0 Uj, = 1,0

Số vòng quay n, vø/ph nạ =1425 n,=508,93 n,=127,2 ny, =127,2

Mémen xoan T, N.mm T = 31574 T,=87525 T,=336287 T,,=329595

Phan 03: TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀÊN NGOÀI

1 Thông số đầu vào

- Công suất trên trục dẫn: P,=4,711422(kW)

-_ Tốc độ quay trên trục dẫn:n,= 1425(vòng/phút),

- TST cho b6 truyén dai: Ua = 2,8

2 Chon loai dai va tiét dién dai

- Voi P,=4,711422(kW) van, = 1425(vong/phut),

Ta chon loai dai B (dai thang thuong) co t= 15; ho=3,3 ; e = 10

- Duong kinh banh dai lon la:

Vi đây là đai thang nên chọn ¿ = 0,02

5 Tinh chinh xac khoang cach truc:

Với chiều dai tiéu chuan L = 2000 (mm)

[Po] xC,*C,*C,xC,

z=

Trong đó:

Công suất trên trục dẫn: P¡ = 4,711422 (kW)

Công suất cho phép: [Po] = 2,65

Trị số của hệ số tải trọng động Kạ: Theo bảng (4.7)

Ka= 1,25+0,1 = 1,35 (làm việc 2 ca)

Hệ số ảnh hưởng của góc ôm đai với #¿=146°93': Theo bang (4.15)

- Dua vao bảng 4.211], đai B ta chọn hạ=3,3 t=15, e=10

Chiều rong banh dai: B = (z-1) t + 2e = (3-1) 15+ 2* 10 = 50 (mm)

8 Đường kính ngoài của bánh đai:

-_ Đường kinh ngoài bảnh đại nhỏ:

d,=d,+2hy =160+2* 3,3 =166,6 (mm)

- Duong kinh ngodi banh dai lon:

d,=d,t+2h, =450+2 x 3,3 =456,6 (mm)

9 Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục:

~_ Lực căng trên Ì đại được xác định theo công thức:

10 Tông hợp các thông số bộ truyền đai:

Lực tác dung lên trục Fo(N) 167,17 N

we vòng tac dụng lên bánh F.(N) 961.54 N

Góc ôm 146°93° Độ

Phan 04: BO TRUYEN BANH RANG TRU RANG THANG

Truc Trục công tác

„ Động cơ Truc | Truc 2

Thông sô (trục làm việc)

Công suất P, kW P„=4,711422 P,=4,664308 | P,=4,479135 P,=4,39

Sé vong quay n, vg/ph nạ =1425 n,= 508,93 n,=127,2 ny, =127,2

Momen xoan T, N.mm T = 931574 T,=87525 T,=336287 T„=329595

1 Thông số đầu vào

-_ Công suất trên trục bánh răng dẫn:P;= 4,664308(Kw)

-_ Tốc độ quay trục bánh răng dẫn:n,= 508,93(vg/phút)

-_ Tí số truyền: u=ưy, =4

- Mô men xoắn trên trục bánh răng dẫn: 7¡=87525(N.mm)

-_ Thời gian làm việc Ly: 5 năm (300 ngày/năm, 2 ca/ngày, 6 gid/ca)

2 Chon vat liệu bánh răng:

Theo bang 6.1[1]chon:

Giới hạn bền | Giới hạn cháy |_ Độ cứng

Vật liệu Nhiệt luyện

Nop > Nyo2do do Ky, =1

Suyra Nap: > Ngo,dođóK„,=1

Như vậy (heo (6.14) sơ bộ xác định được:

[Ơn 6 = ơ mạ X Kuy/ Ÿn

[5,2 = 560 = = 509,09 (MPa)

[#28 = 530 x 7 = 481,82 (MPa)

> Chon [o,,é = 481,82 (MPa)

Theo 6.6[1], vi bộ truyền tải trọng không đổi:

Nha = Nero = 60cnt ; = 601 508,93 x 18000 = 54,96x 107

Nggyạ> Ngọ=4.10do đó Krr;= 1

Suyra Ñ;pg;> NrodođóKm,=1

Theo (6.2a), vì bộ truyền quay 1 chiều đo đó Kpc=1

[Ore =Ø0nim X Kgc% Kpy/ Sr

Ứng suất quá tải cho phép được tính theo công thức (6.13) va (6.14):

| O's thao = 28 O41 = 2,8 * 580= 1624 | MPa]

Lớn; ]„„ =&2,80 nz £2,8%450 & 1260 (MPa)

[ơ;; |2„ ¿ 0,8%cn1 & 0,8 X580 2 464 (MPa)

K, = 49,5 bang 6.5 [1] trang 96 loai rang thang

u : tỷ số truyền của bộ truyền đang tính, u = 4

T,=87525¿N.mm)

Theo bảng 6.6 ([1] trang 97) chon „„=0.4

Theo công thức 6.16 ([1] trang 97:

Theo bang 6.8[1] chon médun m = 2,5 mm

Sai s6 ti s6 truyén, Au=é xI00% ¿ _ x100% = 0% <4%

(Thỏa điều kiện)

5 Kiếm nghiệm độ bền tiếp xúc Ø„theo công thức (6.33):

Theo công thức 6.33 ([1] trang 105) ứng suất tiếp xúc xuất hiện trên mặt mặt của bộ

truyền:

2T,K,|u+1) Ơ0n—=ZwZwZ,3|————————

Kup : Hé s6 ké dén sy phan bé khéng déu tải trọng trên chiều rộng vành răng

Chon Kup = 1,06

K¿„„ : Hệ số kê đến sự phân bồ không đều tai trọng các đôi răng đồng thời ăn khớp

-_ Đối với bánh răng thẳng tra bang 6.14/trang 107 Ky =1,13

- Theo cong thitc 6.14/trang 107

4,57 x 62,5 x62,5 K„=1+-57X625X625 ị H 1! 87525 x1,06x1/13 T05

Suy ra: Ku = Kug.Kua.Kuy = 1,06* 1,09*1,13 = 1,31

2T, Kgju*+1 2x87525x 1,31 x(4+1) Suy T4: ơn=ZZmZ, TK TT —yy «7g xugyxị 228 55 XI xác

= 454,60 (MPa)

9, Tính lại ứng suất tiếp xúc cho phép lơ il :

Theo các mục 6.2 khi tính được cac gia tri Z, ; Zz va K yy

lơu|=|0u|Z„Z„K,„ = 481,82 x1 x0,95 x1=457,73¿)

Trong đó

Zv hệ số kế đến ảnh hưởng của vận tốc vòng Với v = 1,67 (m/s) <5 (m/s):

Z,=6 |

khi đó cần gia công đạt độ nhám R,=2,5+ 1,25 pm)

Ky = 1 (d,<700mm)

Như vậy ø„= 454.60 MPa<457,73 MPa=| ơ„| thỏa điều kiện về độ bền tiếp xúc

[ơ¿¿H]- 0u 457,73 - 454,60 °

[oii H].100%= 1773 7 100%=0,68%<10% (thỏa) ¿

10 Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Theo công thức 6.43, 6.44 ([1] trang 108):

- Theo bang 6.7 ({1] trang 98):K pg=1414 ;

Theo công thức 6.47 ([1] trang 109):

v,=ố, vo SE=0/016 x73 x 1,67% “-

Trong đó:

+ 6,=0,016 (bang 6.15[1] trang 107)

+ 9o=73 (bang 6.16[1] trang 107)

- Theo cong thitc 6.46 ([1] trang 109):

-_ SỐ răng tương đương

-_ Theo bảng 6.18 ([1] trang 109): Yrị=3.9; Y;,=3,6

11 Tính lại ứng suất uốn cho phép:

Theo (6.2) và (6.24):

[Oy] =O p4]-YVae¥s-K p= 252 *1* 1,02 x 1=257,04 MPa

| Op] =|0p9|-Yx- Vs K p= 236,57 * 1 x 1,02 x 1=241,30 Mpa

> Vậy thỏa mãn điều kiện về độ bền uốn

12 Kiểm nghiệm răng về quá trình tải :

cos 8 cos0° (N) Luc hudéng tam: F,=

Lure doc truc: Fa,=F,;.tanB=2800,8 tan0°=0(N)

Thong so Kí hiệu Giá trị Đơn vị Khoảng cách trục aw 156,25 (mm) M6 dun phap/ m6 dun mạ hoặc m 2,5 (mm)

Duong kinh vong lan banh dw2 250 (mm)

bi dan

Duong kinh vong dinh đại 67,5 (mm) bánh dân

Dường kính vòng đính da 255 (mm) banh bi dan

Duong kinh vong day da 56,25 (mm) banh dan

Duong kinh vong day dp 243,75 (mm) banh bi dan

„ Động cơ Truc | Truc 2

Thông sô (trục làm việc)

Công suất P, kW P„=4,711422 P,=4,664308 | P,=4,479135 P,=4,39

Sé vong quay n, vg/ph nạ =1425 n,= 508,93 n,=127,2 ny, =127,2

Phần 06: TÍNH TOÁN THIẾT KE TRUC

_ 487525 _ —

> a=] 0215 =30,78mm — d,=35mm

Với T;=336287 N.mm và chọn | rÌ=30 MPacho trục II

= Ỉ 0230 336287 _ 38,27 mm — d,—= 40 mm _

4 Tính khoảng cách gối đỡ và các điểm đặt lực:

Chiều rộng 6 lan (bang 10.2 trang 189[1])

-_ Tĩnh các Mfomen tại các tiết diện nguy hiểm

Tại tiết diện A:

Mụa=\ MÃ +M},+0/75T2

¿V0+0+0,75.875257—=7 5798,87 (N.mm)

Tại tiết diện B:

Đường kính tai các tiết điện nguy hiểm:

Tại tiết diện A:

75798,87

d, = Mae -{ PO198,81 94 75

01x50 “(9mm Tại tiết diện B:

Mụp 7 101689 61_

Tại tiết điện D: vì M,o = 0, đễ phù hợp kết cầu cũng như lắp dat, ta nén chon dp = đã

Theo tiêu chuẩn ta chọn lại các đường kính như sau:

dạ = 25 mm (lắp bánh đai)

dz = 30 mm (lap 6 lan)

dc = 32 mm (lap banh rang)

dp = 30 mm (lap 6 lan)

Trục 2

- Tinh phan luc tại các gối đỡ

Tinh Momen tai các tiết điện nguy hiểm:

Tại tiết diện E:

-_ Tĩnh đường kính trục tại tiết điện nguy hiểm

Tai tiét dién E: vi Mae = 0, để phù hợp kết câu cũng như lắp đặt, ta nên chọn đ;= đo

M 333932,24 d=} " W0llg Ý 01x50 a] PPP PE = 40,57 mm

3ị Mục = /325831.61

0,1/ 0] 0,1 x50

Tai tiét dién F:

Tai tiét dién G:

6 Kiêm nghiệm trục về độ bên mỏi và độ bên fính khi qua tai:

Xác định hệ số K„¿ và K„ (Theo công thức (10.15) và công thức (10.16)

Các trục gia công trên máy tiện Tại các tiết điện nguy hiểm yêu cầu đặt Ra= 2.5 0,63 Theo bảng 10.8 - Hệ số tập trung ứng suất do trạng thái bề mặt K„ = 1,06

Không dùng các phương pháp tăng bề mặt nên K, = I

K gp=(—2+K,- 1)éK = [2,06+1,06 - 1)/1=2,12

Vay duong kinh truc tai tiết tiện B thỏa độ bền mỏi

Tại tiết điện C'

=——=2,07 và se — 206lây —— lớn hơn đê tính

+ Bang 10.10, [1] trang 198 chon €,=0,78

Tại tiết diện Œ:

— Do đó các tiết điện nguy hiểm trên cả 2 trục đều đảm bảo an toàn về độ bền mỏi

7 Kiếm nghiệm độ bền tĩnh của đường kính trục tại tiết diện

Theo công thức 10.27[1]: ơ„=v ø +31 <{ø|

0 g=V21,74°+ 3x 16,21°= 35,51 MPa<[ø | > Théa điềukiện

Tai tiét dién C